나노 규모 표면 수정이 탄소 섬유의 계면 역학에 미치는 영향

초록 나노재료의 현장 성장으로 섬유 표면을 향상시키는 것이 섬유와 매트릭스 간의 계면을 강화하여 섬유 복합체 특성을 개선하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 탄소 섬유에 대한 두 가지 유형의 계면 수정을 달성하기 위해 열수 처리를 사용한다: 산화 아연 나노와이어(ZnO NWs)와 니켈 기반 금속-유기 프레임워크(MOF). 계면 강도는 나노압입을 통한 단일 섬유 푸시인 테스트를 사용하여 평가되며, 계면은 동적 탄성계수 매핑을 통해 분석된다. ZnO 수정이 계면 강도를 9.40% 증가시키는 반면, MOF 수치는 16.34%의 더 높은 개선을 나타낸다. 하중-변위 플롯은 전형적인 변곡점을 나타내고, 이는 미세구조 관찰을 통해 설명된다. 계면 영역의 모듈러스 맵을 조사하면 섬유에서 매트릭스로의 저장 모듈러스 전환이 확인된다. 나노 규모의 특징을 통한 수지 침투를 설명하기 위해 모세관 흐름 기반 모델이 개발되었다. 여기에서 보고된 결과는 수지 흡수의 시간 척도가 본 연구에서 탐구된 표면 수정의 경화 시간 척도보다 상당히 짧음을 나타낸다.